Jurnal Teknik Mesin Univ. Muhammadiyah Metro URL: http://ojs.ummetro.ac.id/index.php/turbo

## PENGARUH EM4 (EFFECTIVE MICROORGANISME) TERHADAP PRODUKSI BIOGAS MENGGUNAKAN BAHAN BAKU KOTORAN SAPI
Dwi Irawan 1) , Eko Suwanto 2)
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Metro 1.2) Jl. Ki Hajar Dewantara 15 A Metro, Lampung. dwi_irawan12@yahoo.co.id 1) . eko_suwanto@gmail.com 2)

## Abstrak
Biogas adalah  gas  yang  dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik  oleh mikroorganisme  pada  kondisi  langka  oksigen  (anaerob).  Komponen  biogas:  ±  60  %  CH4 (metana), ± 38 % CO2 (karbondioksida), ± 2 % N2, O2, H2, dan H2S. Bahan Biogas dalam penelitian  ini  berasal  dari  kotoran  sapi.  Kotoran  sapi  merupakan  substrat  yang  dianggap paling  cocok  sebagai  sumber  pembuat  gas  bio,  karena  substrat  tersebut  telah  mengandung bakteri penghasil gas metan yang terdapat dalam perut hewan ruminansia. Selain kotoran sapi dijadikan  biogas  juga  dapat  mengurangi  pencemaran    lingkungan  di  samping  menghasilkan sumber  energi  yang  lebih  ramah  lingkungan.  Penelitian  ini  bertujuan  mengetahui  pengaruh dalam  penambahan  EM4  yaitu  terhadap  produksi  biogas  yang  dihasilkan.  Penelitian dilakukan  Di  Laboratorium  Kampus  II  Universitas  Muhammdiyah  Metro.  Metode  yang digunakan  dengan  perbandingan  kotoran  sapi  dan  air,  1  :  1  dengan  penambahan  EM4 (Effective  microorganisme) ,  8  %,  9  %,  dan  10  %  dengan  volume  digester  90  liter.  Hasil penelitian ini dengan penambahan EM4 10 % lebih efektif untuk menghasilkan biogas yaitu, tekanan  gas  total  104098  N/m 2 ,  massa  biogas  0,04286411  kg,  dan  laju  aliran  massa  biogas 0,0126653 kg/hari. Pada penambahan EM4 9 %, untuk biogas yang dihasilkan yaitu, tekanan gas  total  104000  N/m 2 ,  massa  biogas  0,04133325  kg,  dan  laju  aliran  massa  0,0125884 kg/hari.  Dan  untuk  perbandingan  I  dengan  penambahan  EM4  8  %,  untuk  biogas  yang dihasilkan yaitu, tekanan gas total 101984 N/m 2 , massa biogas 0,0350515 kg, dan laju aliran massa 0,125807 kg/hari.
Kata kunci : Biogas, Kotoran Sapi, EM4.

## Pendahuluan
Energi  biogas  merupakan  energi alternatif  sebagai  pengganti  bahan  bakar khususnya minyak tanah dan dipergunakan untuk memasak. Dalam skala besar, biogas dapat  digunakan  sebagai  pembangkit energi  listrik,  karena  biogas  adalah  energi yang dapat diperbarui ( renewable ).
Biogas ini diharapkan dapat mengurngai  tergantungan  terhadap  bahan kabar  fosil,  dan  dapat  mendapatkan  suatu profit  untuk  daerah  pengembangan.  Pada dasarnya  segala  macam  bahan  yang mengandung senyawa organik dapat dijadikan  biogas,  baik  yang  barasal  dari sisa rumah tangga, sisa sayuran pasar atau
yang  berupa  sampah  ataupun  kotoran hewan ternak seperti kotoran sapi. Kotoran hewan ternak khususnya kotoran sapi yang banyak  di  daerah  pedesaan,  selama  ini hanya dimanfaatkan sebagai pupuk kandang  untuk  menyuburkan  tanaman petani,  dan  meninggalkan  bau  yang  tidak sedap  bila  terlalu  banyak  kotoran  sapi yang  menumpuk.  Secara  alami  proses pembentukan  biogas  membutuhkan  waktu yang relatif lama karena effective mikroorganisme yang  berperan  dalam proses fermentasi hanya berasal dari bahan organik yang membusuk.
Untuk meningkatkan efisiensi pembentukan  kotoran  sapi  memerlukan optimalisasi peranan dari mikroorganisme.
Hal  ini  dapat  dilakukan  dengan  cara menambahkan  aktivator  EM4  ( Effective mikroorganisme) . [1]
EM4 (Effective  microorganisme)
yang dipakai untuk mempercepat degradasi  merupakan  inokulan  dari  jenis EM4. Inokulan  mikroorganisme yang terdiri  dari  90% Lactobacillus  Sp ini memproduksi  asam  laktat  yang  dapat mempercepat  perombakan  bahan  organik seperti lignin dan selulosa. [1]

## Landasan Teori
1.  Biogas
Biogas  adalah  gas  yang  dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme pada kondisi langka  oksigen  (anaerob).  Komponen biogas:  ±  60  %  CH4  (metana),  ±  38  % CO2 (karbondioksida), ± 2 % N2, O2, H2, dan  H2S.  Biogas  dapat  dibakar  seperti elpiji,  dalam  skala  besar  biogas  dapat digunakan  sebagai  pembangkit  energi listrik,  sehingga  dapat  dijadikan  sumber energi  alternatif  yang  ramah  lingkungan dan terbarukan. [2]
Biogas  yang  didominasi  oleh  gas metana,  merupakan  gas  yang  dapat dibakar.  Metana  secara  luas  diproduksi dipermukaan  bumi  oleh  bakteri  pembusuk dengan  cara  menguraikan  bahan  organik. Bakteri  metanogenesis  berperan  dalam pembusukan.  Bakteri  ini  terdapat  di  rawa- rawa,  lumpur  sungai,  sumber  air  panas ( hot  spring), dan  perut  hewan  herbivora seperti  sapi  dan  domba.  Hewan-hewan  ini tidak  dapat  memproses  rumput  yang mereka  makan,  bila  tidak  ada  bakteri anaerobik  yang  memecah  selulosa  di dalam  rumput  menjadi  molekul-molekul yang dapat diserap oleh perut mereka. Gas yang diproduksi oleh bakteri ini adalah gas metana. [2]
Tabel 1. Komposisi kandungan jenis gas [2] Jenis Gas Kandungan (%) Metana Karbondioksida Nitrogen Hidrogen Oksigen Hemiselulosa Sulfida 60-70 30-40 3 1-10 3 5
2.  Kotoran Sapi
Kotoran  sapi  merupakan  substrat yang  dianggap  paling  cocok  sebagai sumber  pembuat  gas  bio,  karena  substrat tersebut telah mengandung bakteri penghasil  gas  metan  yang  terdapat  dalam perut  hewan  ruminansia.  Keberadaan bakteri  di  dalam  usus  besar  ruminansia tersebut  membantu  proses  fermentasi, sehingga proses pembentukan gas bio pada tangki  pencerna  dapat  dilakukan  lebih cepat.  Walaupun  demikian,  bila  kotoran tersebut  akan  langsung  diproses  dalam tangki pencerna, perlu dilakukan pembersihan terlebih dahulu.[2].
3.  Karakteristik Kotoran Sapi Tabel 2. Karakteristik Kotoran Sapi [3] Komponen Massa (%) Total padatan Total padatan volatile
(mudah menguap) Total Kjeldahl
Nitrogen Selulosa Lignin Hemiselulosa 3-6 80-90 2-4 15-20 5-10 20-25 4.  EM4 ( Efective Microoganisme )
Merupakan  suatu  cairan  berwarna kecoklatan  dan  beraroma  manis  asam (segar)  yang  di  dalamnya  berisi  campuran beberapa mikroorganisme hidup  yang menguntungkan  bagi  proses  penyerapan/ persediaan  unsur  hara  dalam  tanah. Mikroorganisme atau kuman yang berwatak  “baik“  itu  terdiri  dari  bakteri
fotosintetik,  bakteri  asam  laktat,  ragi, aktinomydetes, dan jamur peragian. [5]
EM4 (Effective  microorganisme) yang dipakai untuk mempercepat degradasi  merupakan  inokulan  dari  jenis EM4. Inokulan  mikroorganisme yang terdiri  dari  90% Lactobacillus  Sp ini memproduksi  asam  laktat  yang  dapat mempercepat  perombakan  bahan  organik seperti lignin dan selulosa. [1]
5.  Proses Pembentukan Biogas
Pembentukan biogas dibagai menjadi tiga tahap yaitu :
a) Tahap Hidrolisis
pada  tahap  ini,  bahan  organik dienzimatik  secara  eksternal  oleh enzim ekstraseluler  (selulose,  amilase,  protase, dan  lipase)  mikroorganisme .  Bakteri memutuskan  rantai  panjang  karbohidrat kompleks,  protein  dan  lipida  menjadi senyawa  rantai  pendek.  Sebagai  contoh polisakarida diubah menjadi monosakarida sedangkan protein diubah menjadi peptida dan amino. [2]
b) Tahap Pengasaman (Asidifikasi)
Pada tahap ini bakteri
menghasilkan  asam,  mengubah  senyawa rantai  pendek  hasil  proses  pada  tahap hidrolisis  menjadi  asam  asetat,  hidrogen (H2)  dan  karbondioksida.  Bakteri  tersebut merupakan  bakteri  anaerobik  yang  dapat tumbuh  dan  berkembang  pada  keadaan asam.  Untuk  menghasilkan  asam  asetat, bakteri  tersebut  memerlukan  oksigen  dan karbon  yang  diperoleh  dari  oksigen  yang terlarut  dalam  larutan.  Pembentukan  asam pada kondisi anaerobik tersebut penting untuk  pembentukan  gas  metana  oleh mikroorganisme  pada  proses  selanjutnya. Selain itu, bakteri tersebut juga mengubah senyawa  yang  bermolekul  rendah  menjadi alkohol,  asam  organik,  asam  amino, karbondioksida,  H2S  dan  sedikit  gas metana.
6.  Perhitungan Tekanan Gas
Karena  gas  yang  dihasilkan  dalam proses  digester    relatif  lebih  kecil  jadi dapat  menggunakan  manometer  U  dalam, perhitungan tekanan biogas tersebut dengan rumus sebagai berikut.
𝑃 𝑔 = 𝑃 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 +  .g.h [4] Dengan : 𝑃 𝑔 =  Tekanan Biogas (N/m 2 ) 𝑃 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = Tekanan udara luar (atm)  = Masa Jenis  kg/m 3 g = Gravitasi h = Perbedaan tinggi air (m)
7.  Perhitungan Massa Biogas
Dalam  mengetahui  perhitungan massa  biogas  tersebut  dapat  digunakan rumus sebagai berikut :
PV = m.R.T [4]
Sehingga :
m = 𝑃.𝑉 𝑅.𝑇
Dengan :
P =  Tekanan gas (N/m 2 ) V = Volume penyimpanan sementara (m 3 ) m =  Massa gas (kg) T = Temperatur ( 0 K) R = Konstanta, 518 N m/kg 0 K

## Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium  teknik  mesin  UM  Metro. Dalam  penelitian  ini  menggunakan  3 variasi, dimana pada variasi yang dilakukan yaitu penambahan EM4
(Effective  micrrorganisme) sebanyak  8%,
9%, dan 10%.

## Hasil dan Pembahasan
Tabel  3.  hasil  Tekanan  dan  Massa  Biogas pada penambahan EM4 8%
No   Hari ke Temp ( ⁰ C) Tekanan N/m 2 Massa  ( kg ) 1 5 29 102087,2 0,061995 2 10 29 102544,4 0,062232 3 15 29 107063,9 0,065017 4 20 29 103441 0,063232 5 25 29 103985,5 0,062817 6 30 29 102305 0,062127 Jumlah 0,37742
Tabel  4.  hasil  Tekanan  dan  Massa  Biogas pada penambahan EM4 9%
No  Hari ke Temp ( ⁰ C) Tekanan 𝑁 𝑚 2 ⁄ Massa ( kg ) 1 5 29 103689,2 0,062909 2 10 29 103659,8 0,062968 3 15 29 103875,6 0,063081 4 20 29 104336,7 0,063361 5 25 29 104238,6 0,063385 6 30 29 102007,8 0,061947 Jumlah 0,377651
Tabel  5.  hasil  Tekanan  dan  Massa  Biogas pada penambahan EM4 10%
No  Hari ke Temp ( ⁰ C) Tekanan 𝑁 𝑚 2 ⁄ Massa ( kg ) 1 5 29 103787,3 0,063028 2 10  29 104042,4 0,063141 3 15  29 104802,6 0,063644 4 20  29 106210,4 0,064499 5 25  29 104356,3 0,063456 6 30  29 102406,1 0,062189 Jumlah 0,379957
1. Pengaruh  penambahan  EM4  termperatur terhadap tekanan biogas yang dihasilkan.

## Gambar 1.Grafik Hubungan tekanan dan biogas.
Dari gambar 1 diatas dapat terlihat, bahwa  pada  penambahan  EM4  8% terdapat  kenaikan  tekanan  yang  cukup drastis  yaitu  pada  harike  lima  belas,  dan itu  merupakan  tekanan  tertinggi  dari  pada variasi  yang lain yaitu mencapai 107063,9 N/m 2 dengan suhu 29 0 C. Pada penambahan  EM4  9  %,  terlihat  bahwa kenaikan tekanan yang ada tidak signifikan, tetapi terlihat stabil dan tekanan tertinggi  pada  hari  ke  20  yang  tekananya mencapai 104336,7 N/m 2 . Pada penambahan  EM4  10  %,  terlihat  kenaikan tekanan  cukup  stabil  dan  tekanan  biogas tertinggi  pada  hari  ke  20  yaitu  mencapai 106210,4  N/m 2 .  Jadi  dari  ketiga  variasi penambahan  EM4  untuk  tekanan  yang paling tinggi yaitu pada penambahan EM4 8%  pada  hari  ke  15  yaitu  mencapai 107063,9 N/m 2 . 99000 100000 101000 102000 103000 104000 105000 106000 107000 108000 5 10 15 20 25 30 T ek a na n ( N / m 2 ) Hari ke GRAFIK KENAIKAN TEKANAN BIOGAS EM4 8 % EM 4 9%
EM4 10%
2. Pengaruh  penambahan  EM4  termperatur terhadap massa biogas yang dihasilkan
Gambar 2. Grafik Jumlah Massa Biogas
Dari  gambar  2  diatas  terlihat, dengan  penambahan  EM4  8  %  siklus kenaikan  jumlah  biogas  yang  dihasilkan sama  seperti  kenaikan  tekanan,  karena dimana tekanan biogas naik jumlah biogas yang  dihasilkan  juga  akan  naik.  Begitu juga  sebaliknya  apabila  tekanannya  turun hasilnya  ikut  turun.  Hasil  penelitian  yang kami  lakukan  jumlah  hasil  biogas  yang didapat  yaitu,  pada  penambahan  EM4  8% adalah  0,37742    kg,  untuk  penambahan EM4  9%  adalah  0,377651  kg  dan  untuk penambahan EM4 10% yaitu 0,379957 kg. Pengaruh  penambahan  EM4  termperatur terhadap produksi biogas yang dihasilkan
Gambar 3. Grafik Perbandingan Produksi Biogas per hari
Dari  grafik  diatas  terlihat  bahwa untuk produksi biogas perhari  yang paling banyak  adalah  pada  penambahan  EM4 10%.
Dari  ketiga  variasi  tersebut  dapat disimpulkan  bahwa  untuk  jumlah  biogas yang didapat paling banyak pada penambahan EM4 10%.
Jadi  dari  beberapa  variasi  yang  dilakukan terlihat  pengaruhnya  dari  penambahan EM4  sebagai  starter,  tetapi  tekanan  yang dihasilkan  tidak  berbanding  lurus  dengan hasil  biogas  untuk  tekanan  yang  tertinggi pada  penambahan  EM4  8%  dan  untuk hasil  biogas  yang  paling  banyak  pada penambahan EM4 10%.

## Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan  dapat  disimpulkan  sebagai berikut :
1. Pengaruh  penambahan  EM4 (Efective Mikroorganisme) terhadap hasil produksi  biogas  yang  tertinggi  yaitu pada  penambahan  EM4  10%  mencapai 0,379957 kg.
2. Untuk  tekanan  biogas  yang  tertinggi pada  penambahan  EM4  8%  yaitu mencapai 107063,9 N/m 2 .
3. Untuk  produksi  biogas  yang  paling banyak  pada  penambahan  EM4  10% yaitu 0,0125807 kg/hari.

## Daftar Pustaka
[1] Sanjaya,  I  G  M.  2010. “Biokonversi Sampah  Organik  Pasar  Menjadi Biogas  Menggunakan  Stater  Effektif Micro Organisme (EM4)“
[2] Lazuardy  Indra,  2008  “ Rancang Bangun  Alat  Penghasil  Biogas Model Terapung “ Fakultas Pertanian Universitas Sumatra Utara.
[3] Harahap Vesalina I. 2007 “Uji Beda Komposisi  Campuran  Kotoran  Sapi
Dengan  Beberapa  Jenis  Limbah
0,06 0,061 0,062 0,063 0,064 0,065 0,066 5 10 15 20 25 30 M a ss a ( k g) Hari ke GRAFIK JUMLAH MASSA BIOGAS EM4 8 % EM4 9 % EM4 10 % 0,0125 0,01255 0,0126 0,01265 0,0127 EM4 8% EM4 9% EM4 10% Pr o d u k si b io g a s (k g /h a ri ) Grafik Perbandingan Produksi Biogas per hari
Pertanian  Terhadap  Biogas  Yang Dihasilkan“ Fakultas Pertanian
Universitas Sumatra Utara.
[4] Ana Nurhasanah, dkk. 2009.
“ Perkembangan  Digester  Biogas  Di Indonesia “  Litbang deptan.
[5] Budiman  ,  I  gusti  S.,  Kholisoh,  Siti Diyar.,Marsetyo,
Muhammad Muflikh.,  Putranti,  Mira.  2010. Pengaruh  Jenis  Stater,  Vulome Pelarut, dan Aditif terhadap Pengolahan Sampah Organik Rumah  Tangga  Menjadi  Kompos
Secara  Aneroeb, Prosiding  Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan“ Pengembangan  Teknologi  Kimia untuk  Penggolahan  Sumber  Daya Alam  Manusia  Indonesia,  UPN Veteran yogyakarta.